DE2357195B2 - Verfahren zur Prüfung des Teilungsverhältnisses eines Hochspannungsteilers und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Prüfung des Teilungsverhältnisses eines Hochspannungsteilers und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung des Teilungsverhältnisses eines Hochspan- so nungsteilers mittels eines Niederspannungs-Normalspannungsteilers durch den Vergleich des Teilungsverhältnisses des zu prüfenden Spannungsteilers unter seinen Betriebsbedingungen mit dem des Normalspannungsteilers und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist ein Verfahren zur Prüfung eines Hochspannungsteilers bekannt, das auf der Ermittlung seines Spannungsteilungsverhältnisses mit Hilfe eines Niederspannungs-Normalspannungsteilers (s. z. B. US-PS 77 555) beruht.
Die Prüfung nach diesem Verfahren besteht in der Ermittlung der Verhältnisse zwischen den Widerständen des zu prüfenden Spannungsteilers mit Hilfe eines Niederspannungs-Präzisions-Dekadenspannungsteilers. Danach berechnet man das Hauptteilungsverhältnis des zu prüfenden Spannungsteilers an Hand der erhaltenen Werte der Teilungsverhältnisse des Dekadenspan-195
nungsteilers.
Das angegebene Verfahren ist nur für einen speziell ausgebildeten Spannungsteiler geeignet, welcher mindestens zwei Ausgänge aufweist. Eine Prüfung des Teilers während seines Betriebes ist unmöglich. Die Prüfung wird unter Bedingungen durchgeführt, die von den Arbeitsbedingungen abweichen, da die elektrischen und thermischen Verhältnisse des Spannungsteilers infolge einer Kurzschließung eines seiner Zweige gestört werden. Eine große Zahl von Umschaltungen und Messungen führt zur Herabsetzung der Genauigkeit und Vergrößerung der für die Prüfung notwendigen Zeit.
Es ist eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Prüfung eines Hochspannungsteilers bekannt, die einen elektrisch mit dem zu prüfenden Spannungsteiler v-erbundenen Niederspannungs-Normalspannungsteiler und einen Nullindikator enthält, an dessen einem Eingang der Ausgang des zu prüfenden Spannungsteilers liegt (s. z. B. The Review of Scientific Instruments, Volume 36, Nr. 4, S. 532 bis 537 [1965]).
Diese Anordnung besteht aus einer parallel zum zu prüfenden Spannungsteiler angeschlossenen Prüfungskette, die sich aus in Reihe liegendem Hochspannungswiderstand und Niederspannungs-Dekaden-Normalspannungsteiler zusammensetzt. Die Anordnung enthält ebenfalls einen Nullindikator, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Normalspannungsteilers verbunden ist, und einige Umschalter. Die Umschalter dienen zum Anschließen des zweiten Einganges des Nullindikators an die Ausgänge des zu prüfenden Spannungsteilers sowie zum Kurzschließen der Zweige des letzteren.
Die beschriebene Anordnung findet allerdings nur eine beschränkte Anwendung, weil sie nur zur Prüfung eines Spannungsteilers mit zwei Ausgängen und einem bestimmten Verhältnis zwischen den Widersländen seiner Zweige geeignet ist. Außerdem ist zum Bau einer solchen Anordnung ein kostspieliger Dekaden-Normalspannungsteiler der Genauigkeitsklasse 0,0001 erforderlich, dessen Herstellung große technische und technologische Schwierigkeiten bietet.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Beseitigung der angegebenen Nachteile.
Der Erfindung ist die Aufgabe zugrunde gelegt, ein Verfahren zur Prüfung eines Hochspannungsteilers und eine Anordnung zur Durchführung desselben zu entwickeln, in denen die Änderung der Funktion des Normalspannungsteilers die Prüfung eines Spannungsteilers beliebiger Konstruktion während seines Betriebes ermöglicht, ohne seine elektrischen und thermischen Verhältnisse zu stören, sowie eine Erhöhung der Genauigkeit und einen schnelleren Ablauf der Prüfung sichert.
Die gestellte Aufgabe wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch gelöst, daß das Teilungsverhältnis des Normalspannungsteilers gleich dem Nennwert des Teilungsverhältnisses des zu prüfenden Spannungsteilers gewählt wird, wobei parallel zum zu prüfenden Spannungsteiler ein zusätzlicher Hochspannungsteiler angeschlossen und an diesem ein Teilungsverhältnis eingestellt wird, das gleich dem Teilungsverhältnis des zu prüfenden Spannungsteilers ist, wonach der Normalspannungsteiler in den Siromkreis des zusätzlichen Spannungsteilers eingeschaltet und die Potentiald'fferenz zwischen den Ausgängen des zu prüfenden und des Normalspannungsteilers gemessen wird, aus dessen Größe das Teilungsverhältnis des zu prüfenden Spannungsteilers errechnet wird.
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Ausgehend von einem elektrisch mit dem zu prüfenden Spannungsteiler verbundenen Niederspannungs-Normalspannungsteiler und einem Nullindikator, dessen einer Eingang an den Ausgang des zu prüfenden Spannungsteilers angeschlossen ist, besteht eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aus einem parallel zum zu prüfenden Spannungsteiler angeschlossenen zusätzlichen Hochspannungsteiler mit regelbarem Ausgang, in dessen Stromkreis der Normalspannungsteiler liegt, einem Registriergerät, an dessen einem Eingang der Ausgang des zu prüfenden Spannungsteilers liegt, sowie einem Umschalter, in dessen erster Stellung der Normalspannungsteiler kurzgeschlossen und der zweite Eingang des Nullindikators mit dem Ausgang des zusätzlichen Spannungsteilers verbunden ist und in dessen zweiter Stellung der zweite Eingang des Registriergerätes an den Ausgang des Normalspannungsteilers angeschlossen ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Prüfung eines Hochspannungsteilers und die Anordnung zur Durchführung desselben ermöglichen eine genaue und schnelle Prüfung von Präzisions-Hochspannungsteilern bei einer wesentlichen Verbilligung und Vereinfachung der zur Prüfung erforderlichen Operaiionen. Es ist offensichtlicii, daß der Bau eines Normalspannungsteilers mit einem oder mehreren Teilungsverhältnissen keine großen Schwierigkeiten bietet, und daß bei seiner Ausführung in der Art eines selbständig zu prüfenden Gerätes die ganze Prüfung ohne Anwendung von irgendwelchen Normalinstrumenten möglich ist.
Im folgenden ist die Erfindung an einem Ausfühmngsbeispiel an Hand einer Zeichnung näher erläutert. welche das elektrische Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Prüfung eines Hochspannungsteilers zeigt.
Unter der Prüfung bei Betriebsbedingungen wird eine solche Prüfung verstanden, bei der dem Eingang des zu prüfenden Spannungsteilers seine Arbeitsspannung zugeführt und seine Ausgangsspannung mit irgendeinem Gerät gemessen bzw. registriert wird, wobei keine während der Prüfung durchzuführenden Handlungen die Parameter des zu prüfenden Spannungsteilers beeinflussen.
Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Prüfung eines Hochspannungsteilers enthält einen zusätzlichen Hochspannungsteiler 1, weither aus einem Hochspannungs-Widerstandszweig 2 mit dem Widerstand R\ und einem Niederspannungs-Widerstandszweig 3 mit regelbarem Widerstand R2 besteht und parallel zum zu prüfenden Hochspannungsteiler angeschlossen ist, an dessen Ausgang 5 ein Meßgerät liegt. Zwischen den Zweigen 2 und 3 des Spannungsteilers 1 liegt ein Niederspannungs-Normalspannungsteiler 7 mit einem gemeinsamen Widerstand Ri.
Die Anordnung enthält ebenfalls einen Nullindikator 8 und ein Registriergerät 9, deren einer der Eingänge gemeinsam und über eine Taste 10 mit dem Ausgang des Spannungsteilers 4 verbunden ist, sowie einen Umschalter 11, in dessen erster Stellung (auf der Zeichnung dargestellt) der Spannungsteiler 7 kurzgeschlossen und der zweite Eingang des Nullindikators mit dem Ausgang 12 des Spannungsteilers 1 verbunden ist. In der zweiten Stellung des Umschalters, 11 ist der zweite Ausgang des Registriergerätes 9 mit dem Ausgang 13 des Spannungsteilers 7 verbunden. Dabei ist der Spannungsteiler 7 mit einem Teilungsverhältnis gewählt, das gleich dem Nennwert des Teilungsverhältnisses des Spannungsteilers 4 ist, und das Verhältnis zwischen R\ und R) ist so gewählt, daß beim Anlegen der Arbeitsspannung an die Hochspannungsdurchführung 14 des Spannungsteilers 4 und bei der zweiten Stellung des Umschalters 11 der Spannungsteiler 7 ebenfalls seine Betriebsspannung führt
Die Prüfung des Hochspannungsteilers 4 wird nach der Erfindung in nachstehender Reihenfolge vorgenommen.
Am Spannungsteiler 1 wird ein Teilungsverhältnis
eingestellt, das dem des zu prüfenden Spannungsteilers 4 gleich ist. Dazu wird der Durchführung !4 die Betriebsspannung U\ des Spannungsteilers 4 zugeführt. Bei den auf der Zeichnung gezeigten Stellungen des Umschalters 11 und der Taste 10 reguliert man den Widerstand R2 bis zum Erreichen der Nullanzeige am Nullindikator 8. Dabei gilt die Beziehung:
IZ1 ~ R1 + R2 '
(D
worin 5 Teilungsverhältnis des Spannungsteilers 4 und Ui Ausgangsspannung des Spannungsteilers 4, gemessen mit dem Gerät 6, ist.
Dabei wird als der Nullindikator 8 ein solches Gerät 2s gewählt, dessen Meßfehler, bedingt durch seinen Unempiindlichkeitsbero; !1, vernachlässigbar klein ist.
Es ist zu bemerken, daß (1) den Istwert des Teilungsverhältnisses des Spannungsteilers 7 enthäh, der sich nach der Einwirkung der Hochspannung einstellt und auch die Nebenschlußwirkung des Gerätes 6 berücksichtigt.
Hiernach wird die Spannungsdifferenz zwischen den Ausgängen 13 und 5 der Spannungsteiler 7 und 4 gemessen. Dazu führt man den Umschalter 11 in die zweite Stellung über und schreibt die Anzeige ALL· des Registriergerätes 9 auf, dessen Empfindlichkeit im Einklang mit der erforderlichen Prüfungsgcnauigkcil gewählt wird.
Danach kann man folgende Gleichung zusammenstellen:
U2 =
R2 + S0 R3 R1 + R2 + R3
U1 +IU2. (2)
Indem man die Gleichungen (!) und (2) zusammen löst, findet man das gesuchte Teilungsverhältnis des Spannungsteilers 4 als:
«2 LV _ii/i_-l ο)
RT-S0; U2-AU1].
Wie bekannt, gilt für den Istwert des Teilungsverhältnisses
y S = Sn(I -f ο),
worin Λ sein relativer Meßfehler ist. Da in unserem Fall Sn = S0, erhält man
S = S0(I + O).
Aus (5) und (3) ergibt sich
T1V -1^-
° J U2-AU1.
Aus (6) ist es ersichtlich, daß eine genaue Ermittlung von »ό« mit nicht sehr genau ermittelten Werten von R2,
Ri und Ui möglich ist. Bei einer Prüfung von Präzisionsspannungsteilern kann man fast immer an Stelle dieser Größen ihre Nennwerte /?2«, Rin, ihn einsetzen.
Außer der beschriebenen Anordnung an ohmschen Spannungsteilern ist auch die Herstellung von gleichartigen Anordnungen an kapazitiven, kapazitiv-ohmschen und induktiven Spannungsteilern möglich.
Die vorgeschlagenen Verfahren zur Prüfung eines Hochspannungsteilers und die Anordnung zur Durchführung desselben bieten große Möglichkeiten bei der Durchführung der Prüfung einer umfangreichen Reihe von verschiedenen Typen der Spannungsteiler für eine Spannung von einigen bis zu Hunderten Kilovolt sowohl für Gleich- als auch für Wechselstrom. Auf der Grundlage der vorliegenden Erfindung sind doppelte selbständig prüfbare Spannungsteiler für eine Spannung von 100 bis 1000 kV m.t einem Meßfehler von 0,001 bis 0,1% entwickelt worden, die in solchen Zweigen der Wissenschaft und Technik wie Meßwesen, Kernphysik, Gerätebau und Energiewirtschaft eine weitgehende Anwendung finden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche: 23
1. Verfahren zur Prüfung des Teilungsverhältnisses eines Hochspannungsteilers mittels eines Niederspannungs-Normaispannungsteilers durch den Vergleich des Teilungsverhältnisses des zu prüfenden Spannungsteilers unter seinen Betriebsbedingungen mit dem des Normalspannungsteilers, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilungsverhältnis des Normalspannungsteilers gleich dem Nennwert des Teilungsverhältnisses des zu prüfenden Spannungsteilers gewählt wird, wobei parallel zum zu prüfenden Spannungsteiler ein zusätzlicher Hochspannungsteiler angeschlossen und an dieiem ein Teilungsverhältnis eingestellt wird, das gleich dem Teilungsverhältnis des zu prüfenden Spannungsteilers ist, wonach der Normalspannungsteiler in den Stromkreis des zusätzlichen Spannungsteilers eingeschaltet und die Potentialdifferenz zwischen der. Ausgängen des zu prüfenden und des Normalspannungsteilers gemessen wird, aus dessen Größe das Teilungsverhältnis des zu prüfenden Spannungsteilers errechnet wird.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem elektrisch mit dem zu prüfenden Spannungsteiler verbundenen Niederspannungs-Normalspannungsteiler und einem Nullindikator, dessen einer Eingang an den Ausgang des zu prüfenden Spannungsteilers angeschlossen ist, gekennzeichnet durch einen parallel zum zu prüfenden Spannungsteiler (4) angeschlossenen zusätzlichen Hochspannungsteiler (I) mit regelbarem Ausgang, in dessen Stromkreis der Normalspannungsteiler (7) liegt, ein Registriergerät (9), an dessen einem Eingang der Ausgang (5) des zu prüfenden Spannungsteilers (4) liegt, sowie einen Umschalter (11), in dessen erster Stellung der Normalspannungsteiler (7) kurzgeschlossen und der zweite Eingang des Nullindikators (8) mit dem Ausgang (12) des zusätzlichen Spannungsteilers (1) verbunden ist und in dessen zweiter Stellung der zweite Eingang des Registriergerätes (9) an den Ausgang (13) des Normalspannungsteilers (7) angeschlossen ist.
DE19732357195 1973-11-16 Verfahren zur Prüfung des Teilungsverhältnisses eines Hochspannungsteilers und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens Expired DE2357195C3 (de)

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